Einstein’ın mirasçıları dünya formülünü bulabilecek mi?

Fiziğin kolektif çalışma belleği online kütüphanesi www.arxiv.org sitesine 2004 yılının başından bu yana, içinde Einstein’ın adı geçen 2600 makale gönderildi. Stephan Hawking’le ilgili yaklaşık olarak 400, Isaac Newton’la ilgili de topu topu 1000 makale bulunmakta. Üstelik de bunların çoğunda ele alınan genelde XMM-Newton araştırma uydusudur.

Oysa Einstein doğa bilimlerini uyum ve düzen içinde bırakmamıştı. Mirasçıları bugün karadelikleri, kütle çekim dalgaları, ilk patlama ve egzotik kuantum maddesini tartışıyorlar.

Dünyadaki tüm kozmologlar, genel görelilik kuramının geliştirilmesi için çalışılıyor.

İngiliz astrofizikçileri, bir vakum içindeki bir ışık demetinin, ışık kaynağının hareketin bağımsız olarak hep aynı hızda yol aldığına dayanan iddiasını tartışmaya açtı.

Ve Humboldt Üniversitesi’nden Achim Peters, görelilik kuramının sınırlarını yakalamak için, Düsseldorf ve Avustralya’daki araştırma gruplarıyla başa baş koşuyor.

Humboldt Üniversitesi’nin sekizinci katında, Einstein’ın en ünlü teorisini test etmek için her türlü ileri teknoloji geliştirildi. Ağır ağır dönen çelik levha üzerinde ışıyan lazerin ışığı bölünerek iki dikdörtgen şeklinde düzenlenmiş bir hat üzerine yansımakta.

Uzay bir vakum

Deney, Albert Michelson’un 1881 yılında yine Berlin’de çok daha kötü koşullar altında gerçekleştirmiş olduğu deneyin modern bir versiyonu.

Doğa bilimcileri o zamanlar, gaza benzer saydam bir maddenin uzayı doldurduğu ve ışık dalgalarını evrene yansıttığını sanıyorlardı. Bu madde töz (eser) idi. Buna göre Dünya, Güneşin etrafındaki yörüngesinde saniyede 370km’lik bir hızlı eserin içinden geçiyordu.

Fakat 1905 yılındaki özel görelilik kuramında bu hipotetik ürün için yer kalmamıştı! Çünkü Einstein’in denklemleri içinde böyle bir madde yoktu, böyle bir maddenin olmadığın gösterdi! Uzay bir vakumdur ve ışık, kaynağı hangi hızda olursa olsun hep aynı hızda (yaklaşık 300.000 km/s) yayılır, diyordu Einstein.

Einstein’ın özel görelilik kuramı bugüne dek tüm testleri başarıyla geçti. Hatta sinyallerin ışık hızından daha hızlı bir şekilde iletilebildiğine dayanan iddialar da hep hatalı çıktı. Gerçi Einstein’ın hız limitini aşan ışık alanları yok değil, ama bu tempoyla bilgi aktarmak -ki burada iddia edilen odur Ğ mümkün değil.

Dört boyutlu uzay

Özel görelilik kuramından sonra Einstein, genel görelilik kuramını sundu. Buna göre dört boyutlu Uzay Zaman, ışığın aniden virajlı hatlar üzerinden yansımasına yol açacak şekilde yıldızların ve gezegenlerin kütle çekimleriyle düzenli olarak bükülmekte.

Bu çok soyut bir açıklama olsa da, Amerikan ordusunun yetmişli yıllarda ilk coğrafi konumlama uydusunu (GPS) geliştirmesi sırasında öğrendiği gibi hatalı değildi.

O zamanlar yine klasik ve modern fizikteki tüm kartlar açılmıştı. İlk GPS uydusundaki bir atom saati için elektronik bir ayar geliştirmek isteyen mühendisler kuşkuluydular.

Fizikçiler, saatlerin uzayda, dünyadakinden farklı olarak işlediğini hesaplamışlardı. Özel görelilik kuramına göre hareketli saatler, durağan saatlere kıyasla daha yavaş işliyordu. Hatta genel görelilik kuramına göre de yerçekimi zamanı etkiliyordu. Ama hangi mühendis Albert Einstein’la ilgilenirdi ki?

Yeniden doğrulandı

Mühendisler ilk önce atom saatinin Einstein ayarı olmadan çalıştırılmasına karar verdiler. Fakat uydu, ilave elektronik ve uzaktan kumandalı bir şalterle donatıldı. Gerektiğinde saatler Einstein teorisine göre ayarlanabiliyordu, her ne kadar uydu dünyanın etrafında dönmeye başlamış olsa da.

Ve böylece 23 Haziran 1977 yılında tek bir şalter bir kez daha modern fiziğin büyük paradigma değişimini biçimlendirdi: Einstein ve görelilik kuramını "aç", Isaac Newton ve klasik fiziği "kapat".

İlk büyük GPS uydusu yörüngeye herhangi bir aksaklık yaşamadan ulaştı dünyanın etrafında dönmeye başladı. Her şey mükemmeldi Ğ tek bir probleme kadar: Atom saatinin ayarı bozuktu.

20 gün boyunca doğru saat ayarından neredeyse saniyenin binde biri kadar hatalı çalıştı. Bu teknoloji için bir sonsuzluktur. Einstein yine haklı çıkmıştı. Böylece Einstein ayarı açıldı ve bir daha da ellenmedi.

Eğer görelilik ve genel görelilik kuramlarının etkileri dikkate alınmasaydı, GPS aleti bir hafta sonra 70km hatalı olacaktı.

Ama fizikçiler buna rağmen bıkmadılar tabii. Hala yapılacak çok fazla iş var. Eserinin henüz tamamlanmamış olduğunu bilen Einstein genel görelilik kuramının en önemli denklemi hakkında şunları söylemişti:

Genleşme büyüyor

"Formülün sol tarafı granit üzerine, sağ tarafıysa kumun üzerine inşa edilmiştir."

Eşit işaretinin solunda uzay zamanın matematiği var, sağ tarafı ise evrendeki madde ve enerjilerin dağılımını açıklıyor.

Ve Einstein, kuşku duymakta haklıydı da: Kozmologlar birkaç yıldan bu yana sağ tarafta bir şeylerin eksik olup olmadığını araştırıyorlar. Çünkü 1998 yılında, uzayın git gide daha hızlı genleştiğini buldular.

Bu süreç ancak yıldızları birbirinden uzaklaştıran bir tür anti kütle çekimi gibi bir kuvvetle açıklanabilir. Evrenin %70’ini meydana getirdiği sanılan bu gizemli madde "karanlık madde" olarak isimlendirilmekte.

En büyük ve en küçük

Karanlık enerji ve diğer son problemler olasılıkla görelilik ve kuantum kuramının birleştirilmesiyle çözülecek. Einstein insanüstü bir çaba harcadıysa da bu konuda başarıl olamamıştı. Fiziğin en "büyüğünün" ve en "küçüğünün" dayanak noktası bulunamadı bugüne dek.

Görelilik kuramı, gezegenleri, galaksileri ve kütle çekimlerini açıklıyor; Einstein sonuca ulaşmışsa da statistik doğası yüzünden reddetmiş olduğu kuantum teorisi ise atom çekirdekleri ve moleküller için.

Gezegenler büyük ve atomlar küçük kaldığı müddetçe bu gayet iyi işlemekte. Fakat bir yıldız ya da tüm bir kozmos bir karadelik içinde veya ilk patlamada olduğu gibi bir kum taneciği kadar küçüldüğü taktirde teoriler geçerliliklerini yitiriyorlar.

Lazerli, parçacık hızlandırıcılı, kütle çekim dalgaları alıcıları ve uydulu deneylerle şimdi yeni fizik yakalanmaya çalışılmakta.

Dünya formülü arayışı

Einstein yaşamının son 30 yılında kuantum teorisini ve kütle çekim fiziğini tek bir teoride birleştirmeye çalışmıştı. Bugün dek bilindiği gibi bu çabası başarılı olamamıştı.

"Bu dönemde Einstein fiziğin gelişmesini ihmal ederek bunun yerine hobisi olan yelkencilikle ilgilenmiş" demişti biyografi yazarı Albrecht Fölsing.

Her şey bir yana dünya formülü bugüne kadar hala bulunamadı. Ve hatta bu konuya yaklaşan bile yok henüz.

Sadece Potsdam-Golm’deki Albert-Einstein Enstitüsü’nde (AEI) dünyanın her yerinden yüzü aşkın teorikçi dünya formülü projesinde çalışıyor.

Bazıları parçacık fiziğindeki nokta şeklindeki elektronların ve kuarkların yerine salınan sicimleri koyan ve 10-11 boyutlu bir dünyanın varlığına dayanan String teorisini tercih ederken, diğerleri ise uzay ve zamanın birbirini takip edecek şekilde değil, uzay zaman taneciklerinden bir araya geldiğine dayanan kuantum kütle çekimine (loop quantum gravity) yöneliyorlar.

Yeni bir Einstein bekleyişi mi

İki tarafın da birbirlerine söyleyecek pek fazla bir şeyi yok, aynı enstitüde çalışan fizikçilerin birbirlerine selam verdikleri görülecek olursa, bu atılım kutlanacak. Anlaşılan o ki dünya formülü henüz ışık yılı uzaklıkta. "Belki de ihtiyacımız olan yeni bir Einstein’dır" diyor AEI müdürü Bernard Schutz.

Almanya’daki kütle çekimi fizikçilerinin temsilcisi Jörg Frauendiener de yeni bir dahi düşlüyor:

"Herhangi bir baskı olmadan birikmiş bilgisine güvenen ve dogmalardan ve önyargılardan uzak doğru düşüncelere sahip olan birine ihtiyacımız var. Ancak yeni Einstein Almanya’dan çıkmayacaktır. Çünkü buradaki üniversitelerde kütle çekimi ihmal edilmekte. Okullardaki fizik öğretmenleri karadelik veya karanlık madde hakkındaki soruları üniversitedeki profesörlerin yokluğu yüzünden yanıtlayamıyorlar."

Adının açıklanmasını istemeyen bir Alman kütle çekimi fizikçisiyse, kütle çekiminin Almanya’da neden önemini yitirdiği sorusunu, Die Zeit’da yayımlanan makalede (16.12) ilginç bir şekilde açıklıyor:

"Görelilik kuramının Nazi dönemine ait bir Yahudi teorisi olduğu düşüncesi bir türlü aşılamamıştır. Bugün bundan ırkçılık sorumlu olmasa da ama sistem keyfidir."